Ein molekularer Wegweiser für Proteine

News: Ein molekularer Wegweiser für Proteine

In der Zelle herrscht reger Betrieb. Proteine werden an einer Stelle produziert und wandern durch die Zelle, um ihre Aufgabe an einem anderen Punkt aufzunehmen. Damit einige von ihnen auch dort ankommen, wo sie hin sollen, tragen sie spezielle Markierungen oder werden von 'Schutzpolizisten' auf den richtigen Weg geleitet. Beim Einbau mancher Proteine in die Zellmembranen dachte man bisher, dass wenigstens einige Proteine den Weg alleine finden würden. Weit gefehlt! Ein Protein übernimmt die Arbeit, alle an ihren Platz zu weisen. Fehlt der molekulare Lotse, so stirbt die Zelle - zumindest bei Bakterien.

In der Zelle hat alles seine Ordnung. Die Erbsubstanz liegt bei eukaryontischen Zellen im Zellkern und kann erst als Boten-RNA durch die Poren schlüpfen. Im Zellplasma wird die Vorlage dann durch große Protein-RNA-Komplexe, die Ribosomen, abgelesen und in die entsprechenden Proteine übersetzt. Nun gehören aber nicht alle Proteine ins Cytoplasma, sondern manche haben ihren Platz in abgetrennten Räumen der Zelle oder in Membranen und müssen erst dorthin transportiert werden. Zu diesem Zweck hängt die Zelle eine zusätzliche Kette aus Aminosäuren, die wie eine Postleitzahl den Bestimmungsort festlegt, an das noch nicht gefaltete Protein. Ein spezieller Transportkomplex empfängt es an der Membran und fädelt es in diese ein oder durch sie hindurch. Bislang glaubten Wissenschaftler jedoch, bei Bakterien gäbe es einige Proteine, die unabhängig von dieser Hilfe durch den Transportkomplex seien.

Mit der Unabhängigkeit ist es aber nicht weit her. James C. Samuelson und sein Team vom Department of Chemistry der Ohio State University haben nun in dem Darmbakterium Escherichia coli ein für den Transport durch die Zellgrenzen essentielles Protein identifiziert. Die Molekularbiologen stellten ein verändertes Bakterium her, bei dem das Protein YidC unter genetischer Kontrolle war: Seine Produktion konnte angeregt oder eingestellt werden. Hierbei stellten die Forscher fest, dass die Anwesenheit des speziellen Proteins für den Organismus lebenswichtig ist. Fehlte es, starb das Bakterium. Nur in seiner Anwesenheit konnten auch die zuvor für unabhängig gehaltenen Proteine die Schranke überwinden und den ihnen zugedachten Platz – und somit ihre lebenswichtigen Aufgaben – übernehmen (Nature vom 10. August 2000). Denn in den Membranen sitzen Enzymkomplexe, die in Bakterien und Mitochondrien der eukaryontischen Zellen für die Atmungskette verantwortlich und somit zum Überleben notwendig sind.

Während das Protein YidC schon dafür bekannt war, zeitweise in den Zellen vorzukommen, waren sich die Forscher doch bislang über seine Rolle im Unklaren. Dieser überraschende Fund stellt die Forscher nun möglicherweise vor einen völlig neuen Transportweg der Proteine. Sie hoffen mit der Enthüllung des Proteins YidC neue Wege zur Verbesserung der Zellfunktion oder zur Beschleunigung des Zelltodes zu finden – zwei Mechanismen, die essentiell sind, um die meisten Krankheiten zu bekämpfen.

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